Před časem vyšla publikace Communications Physics vědecký článek „Harnessing ferroelectric domains for negative capacitance“, jehož autory byli ruští fyzici z Jižní federální univerzity (Rostov na Donu) Jurij Tichonov a Anna Razumnaja, fyzici z Francie. University of Picardy pojmenovaná po Jules Verne Igor Lukyanchuk a Anais Sen, stejně jako materiálový vědec z Argonne National Laboratory Valery Vinokur. Článek hovoří o vytvoření „nemožného“ kondenzátoru se záporným nábojem, který byl předpovídán před desítkami let, ale teprve nyní byl uveden do praxe.
Vývoj slibuje revoluci v elektronických obvodech polovodičových součástek. Dvojice „záporného“ a konvenčního kondenzátoru s kladným nábojem, zapojených do série, zvyšuje úroveň vstupního napětí v daném bodě nad jmenovitou hodnotu na úroveň potřebnou pro provoz určitých částí elektronických obvodů. Jinými slovy, procesor může být napájen relativně nízkým napětím, ale ty části obvodů (bloky), které ke svému provozu vyžadují zvýšené napětí, obdrží řízený výkon se zvýšeným napětím pomocí párů „záporných“ a konvenčních kondenzátorů. To slibuje zlepšení energetické účinnosti výpočetních obvodů a mnoho dalšího.
Před touto implementací záporných kondenzátorů bylo podobného efektu dosaženo na krátkou dobu a pouze za zvláštních podmínek. Ruští vědci spolu s kolegy z USA a Francie přišli na stabilní a jednoduchou strukturu záporných kondenzátorů, vhodnou pro sériovou výrobu i pro provoz za běžných podmínek.
Struktura záporného kondenzátoru vyvinutá fyziky se skládá ze dvou oddělených oblastí, z nichž každá obsahuje feroelektrické nanočástice s nábojem stejné polarity (v sovětské literatuře se jim říkalo feroelektrika). V normálním stavu mají feroelektrika neutrální náboj, který je způsoben náhodně orientovanými doménami v materiálu. Vědcům se podařilo oddělit nanočástice se stejným nábojem do dvou samostatných fyzických oblastí kondenzátoru – každá ve své vlastní oblasti.
Na konvenční hranici mezi dvěma opačně polárními oblastmi se okamžitě objevila takzvaná doménová stěna - oblast změny polarity. Ukázalo se, že doménová stěna se může posunout, pokud je na jednu z oblastí struktury přivedeno napětí. Posunutí stěny domény v jednom směru se stalo ekvivalentní akumulaci záporného náboje. Navíc, čím více je kondenzátor nabitý, tím nižší je napětí na jeho deskách. To není případ běžných kondenzátorů. Zvýšení náboje vede ke zvýšení napětí na deskách. Protože záporný a obyčejný kondenzátor jsou zapojeny do série, procesy neporušují zákon zachování energie, ale vedou ke vzniku zajímavého jevu ve formě zvýšení napájecího napětí v požadovaných bodech elektronického obvodu. . Bude zajímavé sledovat, jak budou tyto efekty implementovány v elektronických obvodech.
Zdroj: 3dnews.ru